基于分数阶傅里叶变换的线性调频脉冲信号波达方向估计.pdf

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1、第35卷第3期兵工学报V0I．35NO．32014年3月ACTAARMAMENTARIIMar．2014基于分数阶傅里叶变换的线性调频脉冲信号波达方向估计王瑞，马艳(西北工业大学航海学院，陕西西安710072)摘要：针对宽带线性调频脉冲信号的时宽与观测时宽不等的情况，基于分数阶傅里叶变换(FRFT)提出了一种新的中心频率估计方法，并据此对基于FRFT的MUSIC算法的波达方向(DOA)估计进行了改进。该算法利用线性调频信号在傅里叶变换域良好的能量聚集性，分析了脉冲信号中心频率随着脉冲信号在观测时间内位置的

2、变化规律，并修正了中心频率估计的方法。在相应的分数阶傅里叶域，构造分数阶傅里叶域的方向向量，利用MUSIC算法进行DOA估计。数值仿真验证了该算法对方位估计的有效性，并仿真分析信噪比(SNR)和脉冲信号时间宽度对方位估计结果的影响。随着SNR的增大、脉冲信号时间宽度的增加，方位估计方差减小。关键词：信息处理技术；分数阶傅里叶变换；波达方向估计；宽带线性调频信号；中心频率；脉冲信号中图分类号：TN911．7文献标志码：A文章编号：1000—1093(2014)03-0421-07DOI：10．3969／i．

3、issn．1000—1093．2014．03．020DOAEstimationofWidebandLinearFrequencyModulatedPulseSignalsBasedonFractionalFourierTransformWANGRui，MAYan(SchoolofMarineScienceandTechnology，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’an71002，Shaanxi，China)Abstract：Anewmethodforacent

4、erfrequencyestimationbasedonfractionalFouriertransform(FRFT)isproposedforthecasethatthetimewidthofwidebandlinearfrequencymodulatedpulsesignalsisnotequaltothewidthofobservationtime．TheMUSICalgorithmfordirectionofarrival(DOA)estimationinthefractionalFourier

5、domainisimproved．Basedontheenergy—concentratedpropertiesoflinear~equen—cymodulatedsignalinthefractionalFourierdomain，theproposedapproachisusedtoanalyzethechangeofcenter~equencywiththepositionvariationofpulsesignalinobservationtime．Andthearraymanifoldvecto

6、roffractionalFourierdomainisconstructedusingtheMUSICalgorithmforDOAestimation．NumericalsimulationshowstheeffectivenessofthealgorithmforDOAestimation．ThentheinfluenceoftheSNRandtimewidthinobservationtimeonDOAestimatedresultsisanalyzed．Theazimuthestimationv

7、ariancedecreaseswiththeincreaseinSNRandthewidthofpulsesigna1．Keywords：informationprocessing；fractionalFouriertransform；directionofarrivalestimation；wide—bandlinearfrequencymodulatedpulsesignal；centerfrequency；pulsesignal收稿日期：2012~6-26基金项目：国家自然科学基金项目(61101

8、189)；西北工业大学基础研究基金项目(NPUFFR．JCY20130108)作者简介：王瑞(1989一)，女，硕士研究生。E-mail：wangrui—wr@foxmail．12om；马艳(1974一)，女，副教授，硕士生导师。E—mail：mayan303@nwpu．edu．on422兵工学报第35卷准确性，并进一步扩大了用FRFT处理宽带LFM的0引言适用范围。宽带线性调频(LFM)信号在声纳、鱼雷自导、1分数阶傅里叶变